一種毫米波天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種喇叭透鏡天線，應用于毫米波成像中。
【背景技術】
[0002]天線是傳送和接收電磁波的接口，如今的天線在毫米波成像方面已經有很好的效果，但是這些天線結構性復雜，價格昂貴，比如:合成孔徑天線，其構造原理和精度要求非常高，其使用的天線陣列價格相比單天線是非常貴的，所以，本發明重在減少天線結構的復雜度與可操作度并且減少天線的制作成本。
【發明內容】
[0003]本發明解決的主要技術問題是提供一種透鏡天線，用于解決毫米波成像復雜的問題。
[0004]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:一種作用在120ghz_200ghz毫米波頻段的非均勻曲率旋轉透鏡喇叭天線，包括裝有饋源的喇叭、透鏡和匹配板。饋源放在喇叭直徑小的一端，透鏡和匹配板放在喇叭的另一端。透鏡的材料是由聚四氟乙烯構成，該透鏡的曲率是非均勻的。匹配板放在聚四氟乙烯透鏡的兩側。匹配板是一個曲面板，包括非諧振基本單元和像蜂窩一樣的大小相同的正六邊形金屬框，這樣可以最大程度接收毫米波的同時并減少電磁波在透鏡和空氣交界面上的反射。
[0005]透鏡是非均勻曲率的，即相同半徑處曲率不同并從透鏡中心向外隨著半徑的增大曲率逐漸減小。透鏡是中央厚度3cm，直徑1cm的圓形，選取透鏡邊緣上的一點，從該點起每(1/12)31弧度的區域為界限，在透鏡的二分之一范圍內，每(1/12)31弧度的區域的厚度均勻減小相鄰區域厚度的最小厚度的1/12到1/2不等，在透鏡的另外一半，也以(1/12)31弧度的區域為界限，非均勻的增加相鄰區域最大厚度的1/12到3/4不等至原來曲率。這樣可以得到一個平滑曲面的非均勻曲率透鏡。
[0006]所述的匹配板是曲面介質板，其中一個面上有若干正個六邊形匹配板非諧振單元，每個匹配板非諧振單元內印刷有六邊形金屬框，該匹配板每個非諧振單元上的正六邊形金屬框的面積相同，匹配板的數量至少有兩塊，放在非均勻曲率聚四氟乙烯透鏡的兩側，匹配板和透鏡之間固定連接并留有距離，這樣可以最大程度使毫米波入射并減少電磁波在透鏡和空氣交界面上由于阻抗失配而引起的反射。
[0007]所述的匹配板和聚四氟乙烯透鏡之間距離固定。
[0008]所述的透鏡天線，透鏡的中心處連接有電機，電機每秒鐘轉動80-100圈，透鏡隨著電機一起轉動。喇叭和饋源固定不動，饋源一般與透鏡的距離大于透鏡最大焦距的I倍并且小于最小焦距的2倍。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明天線的結構示意圖。
[0010]圖2為透鏡的結構示意圖。
[0011 ]圖3為六邊形金屬框的結構示意圖。
[0012]圖4為非諧振單元的結構示意圖。
[0013]圖中:1、非均勻曲率聚四氟乙烯透鏡橫截面，2、匹配板，3、喇叭，4、電機，5、六邊形金屬框，6、非諧振單元。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示，本發明的一種非均勻曲率旋轉透鏡喇叭天線可以作用在120ghz-200ghz毫米波頻段成像，包括喇叭(3)、透鏡(I)和匹配板(2);匹配板(2)與透鏡(I)之間用硬塑料固定;喇叭(3)上裝有饋源，饋源放在喇叭(3)直徑小的一端，透鏡(I)和匹配板(2)放置在喇叭(3)直徑大的一端，透鏡(I)和匹配板(2)的形狀和喇叭(3)的形狀相同，透鏡(I)和匹配板(2)的口徑小于喇叭(3)的口徑。
[0015]如圖2所示，透鏡(I)是非均勻曲率面，其是由聚四氟乙烯材料制成的。因此，透鏡結構簡單，便于生產制造。相同半徑處曲率不同并從透鏡(I)中心向外隨著半徑的增大曲率逐漸減小。透鏡(I)是中央厚度3cm，直徑1cm的圓形，選取透鏡(I)邊緣上的一點，從該點起每(1/12)31弧度的區域為界限，在透鏡(I)的二分之一范圍內，每(1/12)31弧度的區域的厚度均勻減小相鄰區域厚度的最小厚度的1/12到1/2不等，在透鏡(I)的另外一半，也以(1/0弧度的區域為界限，非均勻的增加相鄰區域最大厚度的1/12到3/4不等至原來曲率。透鏡
(1)從中心沿著半徑方向，每Icm厚度均勻減少1/2。由此得到一個平滑曲面的非均勻曲率透
Ho
[0016]如圖3和4所示，為了減少毫米波在透鏡表面的反射，提高天線效率，匹配板(2)是一個曲面板。其上有邊長為0.2cm，90--110個正六邊形匹配板的非諧振單元(6)，這些非諧振單元設置在饋源的一個面上或設置在兩個面上，每個匹配板(2)上的非諧振單元(6)內印刷有六邊形金屬框(5)，該匹配板(2)每個非諧振單元(6)上的六邊形金屬框的面積相同。相鄰正六邊形之間的距離為I毫米到2毫米，且每兩個六邊形之間的連接是平滑的，這樣可以避免毫米波射到透鏡從而在焦平面產生間斷的波的影響。匹配板(2)的數量至少有兩塊，放在透鏡(I)的兩側，匹配板(2)和透鏡(2)之間固定連接并留有2毫米至3毫米的距離，匹配板
(2)能夠放置多塊，如果放置多塊，匹配板(2)之間的距離在I毫米至2毫米之間并固定連接。由于匹配板(2)是曲面的，所以把凹的一面對向聚四氟乙烯透鏡，如果放置多塊，則需要匹配板(2)之間的非諧振單元(6)相互對齊，并且其上面的六邊形金屬框(5)也相互對其。匹配板(2)上的六邊形金屬框(5)的朝向相同，如果兩個面上都有六邊形金屬框(5)時，該匹配板
(2)的朝向都滿足要求，這樣，每塊匹配板(2)都有相同的折射率。
[0017]透鏡的中心處連接有連續電機(4)，連續電機每秒鐘轉動80-100圈，透鏡(I)隨著連續電機(4) 一起轉動，饋源和喇叭(3)是固定的，不隨連續電機的轉動而轉動。由于饋源在焦平面接收接收信息，這樣隨著非均勻曲率透鏡的轉動，毫米波在透鏡的不同曲率面上由于折射的作用，在大于最大焦距的I倍并且小于最小焦距的2倍的焦平面區域可以形成倒立縮小的像，這樣就可以在饋源處